ГЛАВА 3. ПЛАСТИДЫ  Содержание  Хлоропласты  Лейкопласты  Хромопласты  Онтогенез и взаимопревращения пластид  Происхождение пластид и митохондрий   Учебные задачи:  1. Выяснить особенности строения пластид. Узнать об особенно- стях внутреннего строения, составе пигментов, функционировании (фото- синтезе, образовании первичного крахмала и т.д.) хлоропластов.  2. Сравнить характеристики хромопластов и лейкопластов со свой- ствами хлоропластов (особенности расположения в теле растения, внут- ренняя структура, пигментный состав и функции).  3. Выяснить возможные взаимные превращения пластид и процесс трансформации пластид в онтогенезе растения.  4. Уяснить основные представления симбиотической теории происхо- ждения пластид и митохондрий.  Глоссарий  Амилопласты – лейкопласты, в которых откладывается запас-  ной крахмал.  Вторичный крахмал – крахмал, образующийся из продуктов гид-  ролиза первичного крахмала.  Граны – стопки тилакоидов.  Каротин – разновидность каротиноидов оранжево-красного цве-  та.    
 аротиноиды – жирорастворимые пигменты желтых, оранже-  вых, красных цветов.  Лейкопласты – бесцветные пластиды.  Люмен – полость тилакоида.  Первичный (ассимиляционный) крахмал – крахмал, образующийся  и временно откладывающийся в хлоропластах.  Пластидом – совокупность пластид клетки.  Пластиды – двумембранные органеллы растений, содержащие  пигменты и выполняющие функции синтеза и запасания органических  веществ.  Пластоглобулы – капли масла в строме пластид.  Проламеллярное тело – предшественник ламеллярной системы  в пропластидах.  Пропластиды – недифференцированные предшественники пла-  стид (встречающиеся в меристематических и эмбриональных тка-  нях).  31    Протеинопласты (протеопласты) – лейкопласты, в которых  откладывается запасной белок.  Строма – состоящий из белковых коллоидов матрикс пластид.  Тилакоиды (ламеллы) – пигментосодержащие мембранные «ме-  шочки», находящиеся в строме пластид.  Фикобилины – синие и красные пигменты хлоропластов некото-  рых водорослей.  Фотосинтез – синтез органических веществ из углекислого газа  и воды за счет энергии света, в процессе которого выделяется кисло-  род.  Хлоропласты – пластиды растений зеленого цвета, выполняю-  щие функцию фотосинтеза.  Хлорофиллы – пигменты зеленого цвета, улавливающие энергию  света.  Хромопласты – пластиды с желтой или оранжево-красной окра-  ской.  Элайопласты (олеопласты) – лейкопласты, в которых отклады-  вается запасные масла.  Этиоляция – утрата хлоропластами структуры и пигментов в  случае недостатка освещения.    
 тиопласты – хлоропласты с неразвитой системой тилакоидов  и низким содержанием пигментов вследствие недостатка освещения.  Наряду с вакуолями и клеточной оболочкой пластиды – важнейшие компоненты растительных клеток. Пластиды (греч. plástides — создающие, образующие, от plastós — вылепленный, оформленный) - органеллы цито- плазмы автотрофных растений, содержащие пигменты и осуществляющие синтез органических веществ. Совокупность всех пластид клетки называют пластидóм. Обычно они хорошо видимы под световым микроскопом. Каж- дая пластида окружена собственной оболочкой, состоящей из двух мембран. Внутри пластид различают мембранную систему и более или менее гомо- генное вещество – строму (рис. 14). Зрелые пластиды классифицируют на основании их окраски. По этому признаку различают три типа пластид: хло- ропласты, лейкопласты, хромопласты. Обычно в клетке встречаются пласти- ды только одного типа.  3.1. Хлоропласты  Общая характеристика. Хлоропласты (от греч. chlërós – зеленый и plastós – вылепленный, оформленный) – важнейшие пластиды. Это центры фотосинтетической активности, в которых сосредоточен весь хлорофилл и все вспомогательные пигменты, связанные с фотосинтезом.  У высших растений хлоропласты по форме напоминают двояковыпук- лую линзу. Форма эта довольно постоянна. Их диаметр равен 5-8 мкм, а толщина – около 1 мкм. В клетке имеется 15-50 хлоропластов. Число хло-  32   ропластов в клетках связано с их величиной: чем мельче хлоропласты, тем больше их в клетке.    
 водорослей форма, число и размеры хлоропластов очень разнообразны.  Величина и форма хлоропластов зависят также от внешних условий. Обычно у тенелюбивых растений хлоропласты крупнее и богаче хлорофил- лом, чем у светолюбивых.  В клетках высших растений хлоропласты расположены таким обра- зом, что плоская поверхность их обращена к клеточной оболочке. Особенно много их около межклетников, заполненных воздухом.  Положение хлоропластов в клетке может меняться в зависимости от освещенности. Они располагаются так, что улавливают свет наилучшим об- разом, не подвергаясь действию прямых солнечных лучей. На рассеянном свету хлоропласты сосредоточиваются у поверхностной стенки клетки; на ярком свету – перемещаются на боковые стенки или поворачиваются к лучам ребром.  Хлоропласты встречаются почти во всех клетках надземных органов растений, куда проникает свет. Но особенно много их в листьях и незрелых плодах. Лишь немногие типы клеток освещенных частей растений вместо хлоропластов содержат лейкопласты или хромопласты. Это гаметы, выдели- тельные клетки, проводящие элементы луба, первичные покровные ткани. В клетках корней хлоропластов, за немногими исключениями, нет.  По химическому составу хлоропласты несколько отличаются от ос- тальной цитоплазмы. Так, содержание липоидов в них составляет 20-40% от сухой массы, тогда как в цитоплазме липоидов всего 2-3%. Структурной основой хлоропластов являются белки – около 50% сухой массы. Содержа- ние хлорофилла составляет 5-10%, каротиноидов – 1-2%.    
 к и в митохон- дриях, в хлоропластах имеется немного РНК (0,5-3,5%). Содержание ДНК ещё меньше.  Строение хлоропластов (рис. 14, 15) сходно у разных растений. Каж- дый хлоропласт окружен двойной мембраной и имеет сложную внутреннюю систему мембран. Мембраны оболочки агранулярные (отсутствуют заметные белковые тельца АТФазы). Они обладают избирательной проницаемостью. Основная структурная единица хлоропласта – тилакоид (ламелла). Тилако- ид представляет собой тонкий плоский мешочек, ограниченный однослой- ной мембраной. В нем находятся хлорофилл, вспомогательные пигменты и ферменты, принимающие участие в фотохимических реакциях фотосинтеза. Полость тилакоида называется люмен. Тилакоиды собраны в группы напо- добие стопки монет. Эти стопки называются гранами. В гранах тилакоиды располагаются параллельно друг другу, соприкасаясь мембранами. Отдель- ные граны связаны между собой в единую систему с помощью тилакоидов, пронизывающих межгранные пространства. Эти межгранные тилакоиды, в отличие от тилакоидов гран, обычно не параллельны, удалены друг от друга на разные расстояния, имеют разный диаметр.  Сгруппированные в граны и одиночные тилакоиды не являются от- дельными компартментами хлоропласта, а представляют собой непрерывное образование (пространственный континуум) с многочисленными мембран-  33    ными наложениями.  В некоторых участках хлоропластов  имеются складки внутренней мембраны  пластидной оболочки. Эти складки пере-  ходят в межгранные тилакоиды.    
  такие  складки встречаются редко. У хлоропластов  водорослей и в немногих типах клеток выс-  ших растений типичные граны не образуют-  ся.  Число тилакоидов в гранах колеблет-  ся от двух до нескольких десятков. Их диа-  метр около 0,5 мкм. Потому они не видны в  световой микроскоп. Число и расположение  гран зависят от вида растения, возраста и  активности хлоропластов. У светолюбивых  растений граны мельче, чем у тенелюби-  вых.  Все пространство между гранами за-  полнено бесцветной стромой. В строме на-  ходятся рибосомы, светлые зоны с нитями  Рис. 14. Строение хлоропласта ДНК, изредка – крахмальные зерна, белко- (а), лейкопласта (б), амилопласта вые кристаллы. Кроме того, в строме со- (в) и хромопласта (г): 1 – внешняя держатся многие ферменты, участвующие в мембрана, 2 – внутренняя темновых реакциях фотосинтеза (фиксации мембрана, 3 – строма, 4 СО2). – тилакоиды стромы, 5 – грана, При таком строении значительно уве- 6 – тилакоид граны, 7 – зерно личивается фотоактивная поверхность хло- первичного крахмала, 8 – липидная ропласта и обеспечивается максимальное капля (пластоглобула) с использование световой энергии. пигментами  Содержащиеся в хлоропластах фер- менты кодируются либо ядерной, либо хлоропластной ДНК. Некоторые фер- менты состоят из двух белковых субъединиц. Причем одна из них кодируется ядерной ДНК, а другая – ДНК хлоропласта (например, рибулозобисфосфат- карбоксилаза (РУБИСКО)).  В хлоропластах содержатся также рибосомы (сходные по структуре с рибосомами бактерий), РНК, аминокислоты и ферменты, необходимые для синтеза белка.    
 аче говоря, в них имеется собственная система синтеза бел- ка. Таким образом, хлоропласты обладают некоторой автономностью.  Установлено, что большинство белков мембран тилакоидов синтези- руется в рибосомах хлоропластов. Напротив, большинство белков стромы и липиды мембран образуются вне хлоропластов. Хлоропласты способны также к синтезу и разрушению полисахаридов (крахмала), аминокислот, ли- пидов.  Пигменты хлоропластов. Хлорофилл – основной пигмент, участ- вующий в фотосинтезе. Он встречается в нескольких формах: у высших  34   растений в основном хлорофилл а и хлорофилл b. Эти формы хлорофилла немного отличаются одна от другой по спектрам поглощения. Кроме того, в хлоропластах большинства высших растений присутствуют каротиноиды – желтый ксантофилл и красно-оранжевый каротин. Обычно эти пигменты маскируются хлорофиллом и незаметны на протяжении почти всего периода вегетации. Осенью, когда концентрация хлорофилла в стареющих листьях снижается, каротиноиды становятся хорошо заметными. Осенняя окраска листьев зависит в основном от них. Правда, на окраску осенних листьев влияют также антоцианы, присутствующие в вакуолях клеток. У некоторых водорослей хлоропласты особенно богаты фикобилинами – синим и крас- ным пигментами. Каротиноиды защищают хлорофилл от разрушающего действия молекулярного кислорода. Кроме того, они повышают продук- тивность фотосинтеза, поглощая и передавая хлорофиллу энергию тех длин волн, которые хлорофиллом не поглощаются (желто-зеленую часть спектра).    
 результате и эта энергия может использоваться для фотосинтеза.  При содержании растений в темноте они приобретают бледную желто- ватую окраску. Это вызвано тем, что синтез хлорофилла происходит только на свету. Хлоропласты таких растений содержат очень мало хлорофилла и имеют слабо развитую сеть тилакоидов. Растения, выращенные при недос- татке света или в темноте, называют этиолированными. Хлоропласты таких растений называются этиопласты.  Фотосинтез. В мембране тилакоидов  осуществляется первичная световая стадия фо-  тосинтеза. Смысл ее заключается в фиксации  и запасании энергии света в энергии химиче-  ских связей: АТФ и НАДФ·Н (восстановленно-  го никотинамид-адениндинуклеотидфосфата),  необходимых для ассимиляции CO2.  У растений АТФ образуется в ос-  новном за счет энергии света в  хлоропластах. Поэтому значение  митохондрий у растений намного  меньше, чем у животных.  Источником энергии для образования  молекул АТФ является разность потенциалов,  которая образуется на мембране в результате  направленного переноса электронов. При этом  происходит так называемый фотолиз воды.  Под действием света переносчики электронов  в мембране отбирают электроны у воды: при  Рис. 15. Строение граны этом образуется молекулярный кислород (O2) хлоропласта: а – объемное  и накапливаются протоны (Н+) – положитель- изображение, б – схема разреза: 1 – тилакоид граны,  но заряженные ионы.    
 электроны тем вре- 2 – межгранный тилакоид, 3  менем уходят на другую сторону мембраны и – участок спаренных мембран  захватываются НАДФ, и в результате образу-  ется НАДФ– – отрицательно заряженная мо-  35   лекула. Благодаря мембране, играющей роль барьера, осуществляется про- странственное разобщение положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных молекул, т.е. на мембране накапливается электро-химический потенциал. Наружная поверхность тилакоида гранулярная – покрыта белко- выми частицами диаметром 14-15 нм, которые представляют собой «фактор сопряжения», фермент АТФазу, имеющий канал. В итоге мембрана разряжа- ется: протоны проходят через канал АТФазы, и энергия этого потока запаса- ется в форме синтезируемой АТФ. Разноименно заряженные ион и молекула взаимодействуют и образуется вышеупомянутый НАДФ·Н.  В строме же сосредоточены ферменты фиксации CO2, т.е. происходит темновая стадия фотосинтеза (рис. 16). Как понятно из названия, для ее про- хождения не требуется света. В ее процессе с помощью фермента РУБИСКО CO2 присоединяется к органическим веществам и при участии запасенных в световой стадии АТФ и НАДФ·Н восстанавливается в цикле Кальвина. На одной из стадий этого цикла отчуждается синтезированный моносахарид- гексоза. То есть в итоге, за счет запасенной энергии света углекислый газ восстанавливается до углевода.  Хлоропласты содержат свою, специфическую ДНК, сходную с  ДНК бактерий. Она отличается от ДНК ядра и передается  по наследству через пропластиды, которые находятся в цито-  плазме яйцеклетки.    
  отцовского растения (т.е. через клет-  ку пыльцы) хлоропластная ДНК не наследуется.  Синтезируемые хлоропластами соединения выполняют не только функцию конституционных веществ, но могут откладываться в них про за- пас.  Крахмал, возникающий в хлоропластах на свету, называют первичным (ассимиляционным).  Биологическое значение образования первичного крахмала:  • в ходе полимеризации глюкозы и образования крахмала уст-  раняется один из конечных продуктов фотосинтеза и тем са-  мым предупреждается торможение этого процесса;  • образование крахмала предотвращает повышение осмоти-  ческого давления внутри хлоропласта и возможность его раз-  рыва от избытка воды.  3.2. Лейкопласты  Общая характеристика. Лейкопласты (от греч. leucós – белый и plastós – вылепленный, оформленный) мелкие бесцветные пластиды. В све- товой микроскоп обнаружить их можно, если внутри них накапливаются крупные включения.  Лейкопласты встречаются в клетках органов, скрытых от света: в корнях, корневищах, клубнях, луковицах, семенах, сердцевине стеблей. Ред- ко они находятся в клетках ярко освещенных частей растения. Например, в  36   клетках эпидермиса. Нередко лейкопласты собираются вокруг ядра, окружая его со всех сторон.  Форма лейкопластов очень непостоянна и может быстро изменяться даже в одной клетке.  Строение лейкопластов. Оболочка лейкопласта состоит из двух эле- ментарных мембран. Внутренняя из них, врастая в строму, образует немно- гочисленные тилакоиды.    
 обще лейкопласты отличаются слабым развити- ем внутренней мембранной системы. В них отсутствуют граны, а имеются только одиночные тилакоиды. Причем эти тилакоиды располагаются без определенной ориентации или параллельно оболочке пластиды (рис. 14). В лейкопластах имеются ДНК, рибосомы и ферменты, осуществляющие син- тез и гидролиз запасных веществ.  Функция лейкопластов – синтез запасных питательных веществ. В первую очередь крахмала, иногда белков, редко – жиров. Лейкопласты, на- капливающие крахмал, называют амилопластами (рис. 14), масла – элайо- пластами (олеопластами), белки – протеинопластами (протеопластами). Крахмал образуется из сахаров, поступающих из фотосинтезирующих кле- ток. Образующийся в лейкопластах крахмал называется вторичным. Он имеет вид зерен различного размера и формы (см. ниже).  Запасной белок в лейкопластах может откладываться в виде кристал- лоподобных структур или аморфных включений; липиды – в виде пластог- лобул. Однако белки и липиды встречаются в лейкопластах редко.  В одном и том же лейкопласте могут накапливаться разные вещества.  3.3. Хромопласты  Общая характеристика. Хромопласты (от хромо- и греч. plastós – вылепленный, оформленный) - пластиды желтого, оранжевого и красного цвета.  Хромопласты встречаются в клетках осенних листьев, зрелых пло- дов, лепестков многих растений (лютик - Ranunculus, одуванчик - Taraxacum, нарцисс - Narcissus, тюльпан - Tulipa и др.), редко – в клетках корнеплодов  (морковь – Daucus carota, сахарная свекла  – Beta vulgaris).  Строение хромопластов. Внутренняя  мембранная система в них обычно отсутствует  (рис. 14). Лишь иногда она представлена оди-  ночными тилакоидами. По размерам хромо-  пласты меньше хлоропластов. Их форма может  быть самой разной (зубчатой, серповидной,  игловидной, пластинчатой, в виде треугольни-  Рис. 16. Схема основных ков, ромбов), но не линзовидной. функций хлоропласта:  Форма хромопластов определяется их 1 - световые реакции локализованы в тилакоидах, 2  происхождением, состоянием в них пигмен- – темновые – в строме  тов, систематическим положением образую-  37   щего их растения.  Пигменты. Окраска хромопластов обусловлена пигментами группы каротиноидов. Пигменты нерастворимы в воде, но растворяются в жирах. Хромопласты лишены хлорофилла и не способны к фотосинтезу.  В зависимости от формы накопления каротиноидов различают хромо- пласты трех типов:  глобулярного – каротиноиды растворены в субмикроскопических ли- поидных глобулах (пример – лепестки лютика, алоэ);  фибриллярного – каротиноиды собраны в пучки, состоящие из субмик- роскопических нитей и связанные с фибриллами белка (пример – плоды то- матов, мандарина, красного перца);  кристаллического – пигменты откладываются в виде мелких, но ви- димых в световой микроскоп кристаллоидов (пример – плоды шиповника, арбузов, лепестки нарциссов, корнеплоды моркови).  Наиболее распространенный тип пластид – глобулярный. В них ли- пидные глобулы с растворенными пигментами занимают основной объем пластиды.  Встречаются переходные формы от хлоропластов к глобулярному типу хромопластов – хлорохромопласты. У них сохраняется небольшое число мелких гран, межгранные тилакоиды и одновременно имеется большое чис- ло крупных глобул.  Хромопласты – конечный этап в развитии пластид.  3.4. Онтогенез и взаимопревращения пластид  В ходе эволюции растений исходным типом пластид были хлоропла- сты. При расчленении тела растений на органы из хлоропластов возникли лейко- и хромопласты.  Хлоропласты в клетках развиваются из пропластид (т.е. зачаточных пластид). Это мелкие бесцветные или бледно-зеленые недифференцирован- ные пластиды. Они находятся в делящихся клетках корней и побегов.  Изучение строения пропластид показало, что они представляют собой лейкопласты мелкого размера. Пропластиды гораздо мельче хлоропластов, не обладают свойственной хлоропластам тилакоидной или ламеллярной (слоистой) структурой. Вместо этого они содержат проламеллярное тело – упорядоченный, «паракристаллический» центр каналов. Каналы после стимуляции светом изменяют свою ориентацию и превращаются в парал- лельные слои. Причем у цветковых растений зрелые хлоропласты могут раз- виться из пропластид только при освещении, а у некоторых голосеменных это превращение может совершаться и в полной темноте.  Пропластиды способны реплицироваться путем деления надвое. Именно так увеличивается их число в клетке. Зрелые пластиды также иногда проявляют способность к репликации. В этом отношении они напоминают бактерии.  38    Для пластид характерны относительно легкие переходы от одного типа к другому (рис. 17). Наиболее обычные процессы – превращения лейкопла- стов в хлоропласты и хлоропластов в хромопласты. При этом в лейкопластах формируется характерная для зеленых пластид внутренняя мембранная сис- тема (система тилакоидов). Например, такие превращения происходят при развитии зародыша из зиготы, при развитии листьев в почке.  Характерный пример превращения зеленых пластид в хромопласты – при созревании плодов, осеннем окрашивании листьев. При этом пластиды уменьшаются в размерах, происходит постепенное разрушение внутренних мембран и накопление веществ в глобулах. Хлорофилл полностью разруша- ется и перестает маскировать каротиноиды. Преобладающим компонентом таких пластид становятся пластоглобулы. Этот процесс до определенной стадии обратим. Но в природных условиях превращения хромопластов в хлоропласты не происходит. Хромопласты можно рассматривать как заклю- чительный этап развития пластид – этап старения.  Лейкопласты тоже могут превращаться в хромопласты. Например, в выделительных клетках при их старении.  Превращение хлоропластов в лейкопласты может происходить, если растение поместить в темноту или поранить. В этом случае мембранная сис-      Рис. 17. Цикл развития пластид. Последовательные стадии развития пластид: Незеленые пропластидные стадии 1-3: эопласт («эо» – ранний), амилопласт и амебоидная пластида. Стадия 4 – догранальная пластида (может быть зеленой или незеленой). В отсутствие света догранальная стадия может быть представлена этиопластом – стадия 4’. Хромопласты (стадия 1‘) могут возникнуть из пластид нескольких типов  39   тема пластид в значительной степени разрушается, хлорофилл исчезает, но накопления глобул не происходит. Причем этот процесс обратим. Так, если растение вновь поместить на свет, из лейкопластов опять развиваются хло- ропласты.  Все взаимопревращения пластид можно отразить в виде схемы:     3.5. Происхождение пластид и митохондрий  В настоящее время широкое распространение получила симбиотиче- ская теория происхождения пластид и митохондрий. Согласно этой теории, в процессе эволюции предшественниками пластид и митохондрий были сине- зеленые водоросли и бактерии. Они оказались встроенными в клетку и по- степенно превратились в хлоропласты и митохондрии (рис. 18). Сначала они были окружены плазмалеммой, непрерывной с плазмалеммой зачаточной клетки. Т.е. находились по сути вне протопласта, в его углублениях. Затем окружающие их участки плазмалеммы отделились от остальной плазмати- ческой мембраны и превратились в наружную мембрану оболочки органелл. В результате симбионты превратились в полуавтономные органеллы клетки (рис. 18).  Факты, свидетельствующие в пользу симбиотической  теории:  1) наличие у пластид и митохондрий двумембранной оболоч-  ки;  2) их относительная генетическая автономность (наличие  собственной ДНК и системы синтеза белка, сходных по свой-  ствам с бактериальными);  3) сходство ультраструктуры клеток сине-зеленых водорослей  и хлоропластов высших растений;  4) сходство ультраструктуры клеток бактерий и митохонд-  рий эукариотических клеток.  5) сходство процессов деления прокариотических клеток, пла-  стид и митохондрий  6) наличие у современных водорослей внутриклеточных обли-  гатных и полуоблигатных бактериальных симбионтов.  В подтверждение симбиотической гипотезы приводится и такой факт. Если выращивать Euglena на протяжении нескольких поколений при высо-  40     

Источник: window.edu.ru

Строение и функции хлоропластов

Хлоропласты — зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент — хлорофилл.

Основная функция хлоропласт — фотосинтез.

В хлоропластах есть свои рибосомы, ДНК, РНК, включения жира, зерна крахмала. Снаружи хлоропласта покрыты двумя белково-липидными мембранами, а в их полужидкую строму (основное вещество) погружены мелкие тельца — граны и мембранные каналы.

Граны (размером около 1мкм) — пакеты круглых плоских мешочков (тилакоидов), сложенных подобно столбику монет. Располагаются они перпендикулярно поверхности хлоропласта. Тилакоиды соседних гран соединены между собой мембранными каналами, образуя единую систему. Число гран в хлоропластах различно. Например, в клетках шпината каждый хлоропласт содержит 40-60 гран.

Хлоропласты внутри клетки могут двигаться пассивно, увлекаемые током цитоплазмы, либо активно перемещаться с места на место.

• Если свет очень интенсивен, они поворачиваются ребром к ярким лучам солнца и выстраиваются вдоль стенок, параллельных свету.
• При слабом освещении, хлоропласты перемещаются на стенки клетки, обращенные к свету, и поворачиваются к нему своей большой поверхностью.
• При средней освещенности они занимают среднее положение.

Этим достигаются наиболее благоприятные для процесса фотосинтеза условия освещения.

Хлорофилл

В гранах пластид растительной клетки содержится хлорофилл, упакованный с белковыми и фосфолипидными молекулами так, чтобы обеспечить способность улавливать световую энергию.

Молекула хлорофилла очень сходна с молекулой гемоглобина и отличается главным образом тем, что расположенный в центре молекулы гемоглобина атом железа заменен в хлорофилле на атом магния.

В природе встречается четыре типа хлорофилла: a, b, c, d.

Хлорофиллы a и b содержат высшие растения и зеленые водоросли, диатомовые водоросли содержат a и c, красные — a и d.

Лучше других изучены хлорофиллы a и b (их впервые разделил русский ученый М.С.Цвет в начале XXв.). Кроме них существуют четыре вида бактериохлорофиллов — зеленых пигментов пурпурных и зеленых бактерий: a, b, c, d.

Большинство фотосинтезирующих бактерий содержат бактериохлорофилл a, некоторые — бактериохлорофилл b, зеленые бактерии — c и d.

Хлорофилл обладает способностью очень эффективно поглощать солнечную энергию и передавать ее другим молекулам, что является его главной функцией. Благодаря этой способности хлорофилл — единственная структура на Земле, которая обеспечивает процесс фотосинтеза.

Главная функция хлорофилла в растениях — поглощение энергии света и передача ее другим клеткам.

Пластидам, так же, как и митохондриям, свойственна до некоторой степени автономность внутри клетки. Они размножаются путем деления.

Наряду с фотосинтезом, в пластидах происходит процесс биосинтеза белка. Благодаря содержанию ДНК пластиды играют определенную роль в передаче признаков по наследству (цитоплазматическая наследственность).

Строение и функции хромопластов

Хромопласты относятся к одному из трех видов пластид высших растений. Это небольших размеров, внутриклеточные органеллы.

Хромопласты имеют различный окрас: желтый, красный, коричневый. Они придают характерный цвет созревшим плодам, цветкам, осенней листве. Это необходимо для привлечения насекомых-опылителей и животных, которые питаются плодами и разносят семена на дальние расстояния.

Структура хромопласта похожа на другие пластиды. Их двух оболочек внутренняя развита слабо, иногда вовсе отсутствует. В ограниченном пространстве расположена белковая строма, ДНК и пигментные вещества (каротиноиды).

Каротиноиды – это жирорастворимые пигменты, которые накапливаются в виде кристаллов.

Форма хромопластов очень разнообразна: овальная, многоугольная, игольчатая, серповидная.

Роль хромопластов в жизни растительной клетки до конца не выяснена. Исследователи предполагают, что пигментные вещества играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах, необходимы для размножения и физиологичного развития клетки.

Строение и функции лейкопластов

Лейкопласты — это органоиды клетки, в которых накапливаются питательные вещества. Органеллы имеют две оболочки: гладкую наружную и внутреннюю с несколькими выступами.

Лейкопласты на свету превращаются в хлоропласты (к примеру зеленые клубни картофеля), в обычном состоянии они бесцветны.

Форма лейкопластов шаровидная, правильная. Они находятся в запасающей ткани растений, которая заполняет мягкие части: сердцевину стебля, корня, луковиц, листьев.

Функции лейкопластов зависят от их вида (в зависимости от накапливаемого питательного вещества).

Разновидности лейкопластов:

1. Амилопласты накапливают крахмал, встречаются во всех растениях, так как углеводы основной продукт питания растительной клетки. Некоторые лейкопласты полностью наполнены крахмалом, их называют крахмальными зернами.
2. Элайопласты продуцируют и запасают жиры.
3. Протеинопласты содержат белковые вещества.

Лейкопласты также служат ферментной субстанцией. Под действием ферментов быстрее протекают химические реакции. А в неблагоприятный жизненный период, когда процессы фотосинтеза не осуществляются, они расщепляют полисахариды до простых углеводов, которые необходимы растениям для выживания.

В лейкопластах не может происходить фотосинтез, потому что они не содержат гран и пигментов.

Луковицы растений, в которых содержится много лейкопластов, могут переносить длительные периоды засухи, низкую температуру, жару. Это связано с большими запасами воды и питательных веществ в органеллах.

Предшественниками всех пластид является пропластиды, небольшие органоиды. Допускают, что лейко — и хлоропласты способны трансформироваться в другие виды. В конечном итоге после выполнения своих функций хлоропласты и лейкопласты становятся хромопластами — это последняя стадия развития пластид.

Важно знать! Одновременно в клетке растения может находиться только один вид пластид.

Источник: animals-world.ru

Хлоропласт: структура

Хлоропласты обычно встречаются в охранных клетках, расположенных в листьях растений. Охранные клетки окружают крошечные поры, называемые устьицами, открывая и закрывая их, чтобы обеспечить необходимый для фотосинтеза газообмен. Хлоропласты и другие пластиды развиваются из клеток, называемых пропластидами, которые являются незрелыми, недифференцированными клетками, развивающимися в разные типы пластид. Пропластид, развивающийся в хлоропласт, осуществляет этот процесс только при свете. Хлоропласты содержат несколько различных структур, каждая из которых имеет специализированные функции. Основные структуры хлоропласта включают:

• Мембрана — содержит внутренние и внешние липидные двухслойные оболочки, которые выступают в качестве защитных покрытий и сохраняют замкнутые структуры хлоропластов. Внутренняя мембрана отделяет строму от межмембранного пространства и регулирует прохождение молекул в/из хлоропласта.
• Межмембранное пространство — пространство между внешней и внутренней мембранами.
• Тилакоидная система — внутренняя система мембран, состоящая из сплющенных мешкообразных мембранных структур, называемых тилакоидами, которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию.
• Тилакоид с просветом (люменом) — отсек в каждом тилакоиде.
• Грана — плотные слоистые стопки тилакоидных мешков (10-20), которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию.
• Строма — плотная жидкость внутри хлоропласта, содержащая внутри оболочки, но вне тилакоидной мембраны. Здесь происходит конверсия углекислого газа в углеводы (сахара).
• Хлорофилл — зеленый фотосинтетический пигмент в хлоропласт-гране, поглощающий световую энергию.

Хлоропласт: фотосинтез

» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/05/фотосинтез-лист-свет-300×219.jpg» alt=»» width=»500″ height=»365″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/05/фотосинтез-лист-свет-300×219.jpg 300w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/05/фотосинтез-лист-свет-500×365.jpg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/05/фотосинтез-лист-свет.jpg 650w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />

При фотосинтезе энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию. Химическая энергия хранится в виде глюкозы (сахара). Двуокись углерода, вода и солнечный свет используются для производства глюкозы, кислорода и воды. Фотосинтез происходит в два этапа: световая фаза и темновая фаза.

Световая фаза фотосинтеза протекает только при наличии света и происходит внутри хлоропластовой граны. Первичным пигментом, используемым для преобразования световой энергии в химическую, является хлорофилл а. Другие пигменты, участвующие в поглощении света, включают хлорофилл b, ксантофилл и каротин. Во время световой фазы, солнечный свет преобразуется в химическую энергию в виде АТФ (молекулы, содержащей свободную энергию) и НАДФ (молекула, несущая электроны высокой энергии).

И АТФ, и НАДФ используются во время темновой фазы для получения сахара. Темновая фаза фотосинтеза, также известная как этап фиксации углерода или цикл Кальвина. Реакции на этой стадии возникают в строме. Строма содержит ферменты, которые облегчают серию реакций, использующих АТФ, НАДФ и углекислый газ для получения сахара. Сахар может храниться в виде крахмала, используемого во время дыхания или при производстве целлюлозы.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: natworld.info